Počítače pracují s barevnými prostory RGB a kombinují červené, zelené a modré kombinace pro vykreslení barev na obrazovce. Ale RGB není vhodné pro ukládání a přenos, protože nese redundanci.

Naštěstí lze lidské vnímání oklamat technikou známou jako chroma subsampling. Je to typ komprese pro statické obrázky a video, který zahodí některé barevné informace, aniž by došlo ke snížení vnímané vizuální kvality.

To pomáhá snížit velikost souboru a využití šířky pásma.

Sledujte s námi, jak funguje podvzorkování barevnosti, jak různé režimy vzorkování ovlivňují kvalitu obrazu a jak nejlépe nakonfigurovat vaše zařízení.

Co je Chroma Subsampling? Co to dělá?

Lidský zrakový systém chápe změny barevných rozdílů mnohem méně než jas. Chroma subsampling využívá tuto skutečnost snížením množství barevných informací ve zdrojovém signálu, aby místo toho umožnilo více dat jasu. Jinými slovy, barevné složky jsou vzorkovány s nižším rozlišením než je jas.

Snížení barevných informací umožňuje, aby se video signál šířil efektivně prostřednictvím kabelů HDMI s omezenou šířkou pásma a přes internet. Vzhledem k tomu, že vaše oko je mnohem méně citlivé na barvy než na jas, nepocítíte při sledování svých oblíbených filmů zásadní rozdíl v kvalitě.

instagram viewer

Chroma subsampling se používá také v kódování JPEG.

RGB vs. YUV vs. YCbCr

V digitálním videu a fotografii se složka jasu – neboli luma – obvykle označuje Y. Barevná data (nazývaná chrominance nebo jednoduše chroma) se skládají ze dvou různých složek: Cb (modrá projekce) a Cr (červená projekce). Jejich kombinace, známá jako YCbCr, definuje barvy, které vidíte na obrazovce.

Zobrazovací zařízení, jako jsou videokamery, používají kompozitní analogové signály (YUV), které lze digitálně kódovat jako YCbCr. Protože promítací zařízení mají ráda Televizory a telefon v kapse se místo toho zabývají RGB, převádějí digitální signál YCbCr zpět do barevného prostoru RGB před zobrazením obrázků.

Běžné typy Chroma Subsampling

Barevný prostor YCbCr podporuje několik schémat podvzorkování barev vyjádřených jako poměr A: B:C. A je horizontální šířka vzorkované oblasti v pixelech, B označuje počet barvonosných vzorků (Cr, Cb) v prvním řádku a C označuje vertikální vzorkování.

Například schéma 4:2:2 definuje segment čtyř pixelů vodorovně ve dvou řadách. Vzorkuje čtyři prvky luma a smíchá je se dvěma prvky chroma (jeden Cr a jeden Cb).

4:4:4, 4:2:2 a 4:2:0: Jaký je rozdíl?

Níže jsou uvedeny nejběžnější kombinace pro dílčí vzorkování barev:

  • 4:4:4 se používá pro nekomprimovaný signál bez redukce barev. Získáte plné horizontální a vertikální barevné rozlišení bez ztráty kvality. Je zde také 4:4:4:4, kde čtvrtá čtyřka je kanál průhlednosti.
  • 4:2:2 má poloviční sytost 4:4:4, čímž snižuje horizontální barevné rozlišení na polovinu ve srovnání s luma. Zmenšuje velikost souboru nekomprimovaného signálu o jednu třetinu, s malými nebo žádnými kompresními artefakty. Jako takový se 4:2:2 často používá v herních a profesionálních video formátech, jako je Digital Betacam, DVCPRO 50 a MPEG-2.
  • 4:2:0 transportuje jednu čtvrtinu vzorků luma. Vzorkuje se pouze polovina pixelů v prvním řádku a druhý řádek se zahodí. Se vzorkovací frekvencí sníženou na polovinu horizontálně a vertikálně si 4:2:0 prakticky zachovává bezztrátovou vizuální kvalitu. Tyto funkce pomohly proměnit jej v průmyslový standard pro filmy, televizní pořady a sport.

Použití vzorkování 4:4:4 pro média má jen malou vizuální výhodu. To je důvod, proč většina digitálních videokamer a mnoho filmů na Blu-ray používá kódování 4:2:0. A pro chvíle, kdy to potřebujete exportovat video z Premiere Pro do počítače, populární video kodeky jako MPEG-1, MPEG-2 a H.261/263 všechny podporují také 4:2:0.

4:2:1 vs. 4:1:1 vs. 4:4:0

Jiná schémata vzorkování nejsou široce používána, jako jsou příklady níže.

Kredit obrázku: Janke / Wikimedia Commona
  • 4:2:1 je poněkud zastaralý režim vzorkování s horizontálním rozlišením Cb polovičním než Cr a čtvrtinovým rozlišením horizontálního Y.
  • 4:1:1 čtvrtiny barevného rozlišení a poloviční šířky pásma, což má vliv na vizuální kvalitu. Zatímco některé formáty digitálního videa jako DV, DVCAM a DVCPRO používají 4:1:1, tento režim vzorkování nemá kvalitu vysílání.
  • 4:4:0 sníží vzorkovací poměr vertikálně na polovinu, ale zachová jej horizontálně.

Chroma Subsampling v textu, aplikacích a médiích

Různé režimy podvzorkování barev se zaměřují na konkrétní případy použití.

Nikdo nemá rád, když vidí kompresní artefakty na vysoce kontrastním, pixelově dokonalém obsahu, jako je text v ploché barvě. To je důvod, proč počítače, telefony, tablety a herní konzole používají výhradně vzorkování 4:4:4. Kódování médií s poměrem stran 4:4:4 je přehnané – není patrný žádný vizuální rozdíl a velikost souboru přesahuje střechu.

Jak testovat Chroma Subsampling

Nejjednodušším způsobem, jak zkontrolovat podvzorkování barevnosti, by byla digitální testovací karta zabudovaná do vašeho televizoru, známá také jako „startup“. test" nebo "testovací vzor." Zapnutím této funkce v nastavení televizoru se zobrazí sada vzorů a kalibrované barvy. bary.

Barevné pruhy na vaší televizi nejen vám umožní zkontrolovat, zda je použito podvzorkování chroma, ale také zajistit, že výstup odpovídá barvě a tónu podle původního signálu.

Pokud tuto možnost nemůžete najít, vyhledejte Google „testovací vzory chroma subsampling“ nebo použijte obrázek testu chroma poskytnutý RTINGS. Otevřete tento obrázek na počítači nebo si jej prohlédněte na televizoru. Ujistěte se, že jste nastavili měřítko na 100 %, než budete hledat charakteristické artefakty, jako jsou neostré okraje textu, spadávky barev a rozmazání čar a textu.

Pokud žádné nejsou, váš televizor používá režim vzorkování 4:4:4 bez komprese.

Jak vybrat nejlepší Chroma Subsampling

Vyzbrojeni všemi těmito znalostmi byste měli mít základní znalosti o chroma subsampling a jak fungují různé režimy komprese.

Obecně platí, že vaše kabely HDMI by měly podporovat 4:2:0 i 4:2:2. Chcete-li si užít nekomprimované video 4:4:4 bez podvzorkování barev, budete potřebovat kabel HDMI Ultra High-Speed ​​s udávanou šířkou pásma v rozsahu 18–48 Gb/s.

Pokud k televizoru připojujete počítač, set-top box nebo herní konzoli, nezapomeňte nastavit formát videa na YCbCr/YUV (nemějte obavy z neostrosti textu ve hrách – dnešní grafické enginy zohledňují barevnost dílčí vzorkování).

  • LG: Přejděte do nastavení obrazu a zapněte jej HDMI ULTRA HD hluboké barvy. Nyní klikněte na Vstup tlačítko, vyberte Všechny vstupya vyberte port pro použití tohoto režimu.
  • TLC: 4:4:4 by měl být standardně povolen, když připojíte počítač. Pokud ne, pak nezapomeňte nastavit typ vstupu na Počítač v rozhraní nastavení.
  • Samsung: Přejít na Nastavení menu a klikněte Expertní nastavení pod Nastavení obrazu záhlaví. Nyní přejděte dolů na Barva HDMI UHD v dolní části obrazovky vyberte vstup, který bude používat 4:4:4: a nastavte jej na PC režimu.
  • Sony: OTEVŘENO Nastavení a přejděte do nabídky externích vstupů a poté vyberte Rozšířený formát HDMI. Musíte také nastavit režim obrazu na Grafika v nastavení obrazu.
  • Vizio: Vyberte svůj vstup v Zobrazit nastavení aplikace SmartCast. Nyní si vyberte HDMI barevné podvzorkování, přiřaďte jej k požadovanému vstupnímu portu a poté jej nastavte na Počítač.

U streamerů médií, jako je Apple TV, nastavte výstup signálu HDMI na YCbCr v Nastavení.

Na chroma subsamplingu záleží

Pochopení toho, jak funguje chroma subsampling, vám nepomůže jen rozluštit význam těch podivných zkratek vytištěné vedle I/O portů na zadní straně televizoru, ale také zvolit správné nastavení pro optimální kvalitu obrazu.

Bez barevného podvzorkování by se 4K video streamy zadrhávaly a potřebovali byste spoustu úložného prostoru jen na ukládání filmů a obrázků pořízených telefonem.